開關電源嘯叫 音訊雜訊

2021-10-01 01:24:32 字數 1891 閱讀 3396

電容雜訊

在開關電源中,電容比較容易產生雜訊,這是因為採用的絕緣材料等容易出現壓電效應,也就是同電場強度成正比例的線性位移。而所有的絕緣材料,他們都具有的乙個共性就是在電場的壓力作用下會發生變形,而這種變形的伸縮效應是同電場強度的2 次方成正比的。而現在廣泛應用的各種價廉的陶瓷電容中,其內採用的非線性絕緣材料往往在組成上含有大量的鈦酸鋇類物質,當在正常工作時,就形成了壓電效應,進而產生大量的雜訊。同時,在開關電源中,產生音訊雜訊的還可能有電壓或者電流變化比較大的箝位電路,因為當開關器件在變化大的電壓或者電路下,由於電流、電壓變化急劇,形成了寬頻帶電磁干擾的雜訊源。

開關電源中採用的rc、rcd等吸收電路,吸收電容常用高壓陶瓷電容,高壓陶瓷電容由非線性電解質鈦酸鋇等材料製成,電致伸縮效應明顯,在週期性尖峰電壓的作用下,電解質不斷發生形變而產生音訊雜訊。

解決辦法

1、把高壓陶瓷電容換成聚酯薄膜電容(電致伸縮效應小),但要注意其是否能經受住反覆的電壓尖峰電流和電壓應力;

2、採用齊納箝位電路代替rcd箝位電路,其空間占用小且效率高。

電路振盪音訊雜訊

電源在工作過程中有間歇式振盪產生,會引起線圈磁芯間歇式振動,當振盪頻率接近繞變壓器的固有振盪頻率時,會引起共振,產生人能聽到的音訊雜訊。

電路振盪的原因有:

(1)pcb設計不當:功率大電流地線和控制迴路地線共用同一走線,pcb銅線總會等效成電感或電阻,當功率電流流過該走線,在pcb上產生壓降;在多點接地時,控制電路各個節點分散在不同位置,這些電壓降對控制電路疊加了擾動,使電路發出噪音。

採用單點接地可改善這個問題。

(2)晶元vcc電源走線過長,或離電流變化率大的走線過近而受干擾。

在靠近晶元vcc引腳加乙個104瓷片去耦電容可改善此問題。

變壓器(transformer)浸漆不良(包括未浸漆)

引起嘯叫並引起波形有尖刺,但一般帶載能力正常,特別說明:輸出功率越大者嘯叫越甚之,小功率者則表現不一定明顯。一款72w的充電器產品中就有過帶載不良的經驗,並在此產品中發現對磁芯的材質有著嚴格的要求。當變壓器的設計欠佳也有可能工作時振動產生異響。

基準穩壓(regulator)ic tl431的接地線失誤

同樣的次級的基準穩壓ic的接地和初級ic的接地一樣有著類似的要求,那就是都不能直接和變壓器的冷地熱地相連線。如果連在一起的後果就是帶載能力下降並且嘯叫聲和輸出功率的大小呈正比。

當輸出負載較大,接近電源功率極限時,開關變壓器可能會進入一種不穩定狀態:前一週期開關管占空比過大,導通時間過長,通過高頻變壓器傳輸了過多的能量;直流整流的儲能電感本週期內能量未充分釋放,經pwm判斷在下乙個週期內沒有產生令開關管導通的驅動訊號或占空比過小;開關管在之後的整個週期內為截止狀態,或者導通時間過短;儲能電感經過多於一整個週期的能量釋放,輸出電壓下降,開關管下乙個週期內的占空比又會大……如此周而復始,使變壓器發生較低頻率(有規律的間歇性全截止週期或占空比劇烈變化的頻率)的振動,發出人耳可以聽到的較低頻率的聲音。同時,輸出電壓波動也會較正常工作增大。

當單位時間內間歇性全截止週期數量達到總週期數的乙個可觀比例時,甚至會令原本工作在超聲頻段的變壓器振動頻率降低,進入人耳可聞的頻率範圍,發出尖銳的高頻「嘯叫」。此時的開關變壓器工作在嚴重的超載狀態,時刻都有燒毀的可能——這就是許多電源燒毀前「慘叫」的由來。

空/過載

或者負載很輕時開關管也有可能出現間歇性的全截止週期,開關變壓器同樣工作在超載狀態,同樣非常危險。針對此問題,可通過在輸出端預置假負載的方法解決,但在一些「節省」的或大功率電源中仍偶有發生。當不帶載或者負載太輕時,變壓器在工作時所產生的反電勢不能很好的被吸收。這樣變壓器就會耦合很多雜波訊號到你的1.2繞組。

這個雜波訊號包括了許多不同頻譜的交流分量。其中也有許多低頻波,當低頻波與變壓器的固有振盪頻率一致時,那麼電路就會形成低頻自激。變壓器的磁芯不會發出聲音。我們知道,人的聽覺範圍是20–20khz。所以在設計電路時,一般都加上選頻迴路。以濾除低頻成份。

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